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composto chimico Da Wikipedia, l'enciclopedia libera
Il carburo di titanio è il composto binario di formula TiC. È un materiale ceramico refrattario estremamente duro (Mohs 9-9,5) simile al carburo di tungsteno. È l'unico carburo esistente nel sistema titanio-carbonio; insieme al carburo di tungsteno (WC) e al carburo di tantalio (TaC) è un importante componente dei carburi cementati usati per utensili da taglio.[3]
Carburo di titanio | |
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Caratteristiche generali | |
Formula bruta o molecolare | TiC |
Massa molecolare (u) | 59,88 |
Aspetto | polvere grigio-nera |
Numero CAS | |
Numero EINECS | 235-120-4 |
PubChem | 16211963 e 22836362 |
SMILES | [CH3-].[Ti] |
Proprietà chimico-fisiche | |
Densità (g/cm3, in c.s.) | 4,93[1] |
Solubilità in acqua | < 10 mg/l[1] |
Temperatura di fusione | 3 140 °C (3 413 K)[1] |
Temperatura di ebollizione | 4 820 °C (5 093 K)[1] |
Sistema cristallino | cubico |
Proprietà termochimiche | |
ΔfH0 (kJ·mol−1) | -183,7[2] |
Indicazioni di sicurezza | |
Il carburo di titanio cristallizza con una struttura cubica a facce centrate, gruppo spaziale Fm3m, N. 225, con costante di reticolo a = 432,8 pm. Questa struttura è analoga a quella del cloruro di sodio; anche TiN e ZrN cristallizzano nella medesima struttura.[4]
È un composto spesso non stechiometrico, ma tra TiC0,5 e TiC0,98 si ottengono campioni molto omogenei, dove parte delle posizioni dell'atomo di carbonio sono vacanti.[5] Per queste caratteristiche TiC è classificato come carburo metallico interstiziale.[6][7]
Il carburo di titanio si può preparare in vari modi.[2][3] La sintesi più usata fa reagire diossido di titanio con carbone a 2000 °C in atmosfera di idrogeno:
Altrimenti si può procedere per sintesi diretta ad alta temperature a partire dagli elementi in forma di polvere:
o usare gas metano come fonte di carbonio:
Nella deposizione chimica da vapore (CVD) come materiale di partenza per il titanio si usa il tetracloruro di titanio, che è un composto molto volatile:
A volte si preferisce sintetizzare direttamente soluzioni solide di carburi di diversi metalli; questi materiali sono usati per fabbricare utensili:
Il carburo di titanio si presenta come una polvere grigia, praticamente insolubile in acqua, molto stabile in presenza di acidi e ossidanti, ma solubile in miscele di acido nitrico e acido fluoridrico. A temperatura molto elevata (>1000 °C) reagisce però con l'aria, formando TiO e TiN.[2]
Il carburo di titanio è il più duro tra i carburi dei metalli di transizione, ma è troppo fragile per essere usato puro. Viene addizionato in percentuali del 5–30% (in peso) a carburi cementati a base di tungsteno per aumentare la durezza e la resistenza alle alte temperature di utensili da taglio. A volte TiC è usato per ricoprire le superfici da taglio di questi utensili. Punte di utensili da taglio senza tungsteno si possono ottenere combinando TiC, carburo di molibdeno e nichel.[2]
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